Самая большая виртуальная вселенная, доступная любому желающему

Учу (что в переводе с японского означает «космическое пространство») — это самый крупный и реалистичный симулятор Вселенной на сегодняшний день. Моделирование Учуу состоит из 2,1 триллиона частиц в вычислительном кубе со стороной 9,63 миллиарда световых лет. Для сравнения, это примерно три четверти расстояния от Земли до самых далеких наблюдаемых галактик. Учуу раскрывает эволюцию Вселенной на уровне размеров и деталей, который до сих пор был немыслим.

Рисунок 1: Распределение темной материи на снимке из Учуу. На изображениях показано гало темной материи самого большого скопления галактик, образовавшееся при моделировании, при разном увеличении. Предоставлено: Томоаки Исияма.

Учуу фокусируется на крупномасштабной структуре Вселенной: таинственных ореолах темной материи, которые контролируют не только формирование галактик, но и судьбу всей Вселенной. Масштаб этих структур варьируется от самых больших скоплений галактик до самых маленьких галактик. Отдельные звезды и планеты не решены, поэтому не ожидайте найти никаких инопланетных цивилизаций в Учуу. Но один из способов, которым Учуу выигрывает по сравнению с другими виртуальными мирами, — это временная область; Учуу моделирует эволюцию материи на протяжении почти всей 13,8-миллиардной истории Вселенной от Большого взрыва до настоящего времени. Это более чем в 30 раз дольше, чем с тех пор, как животные впервые выползли из морей на Земле.

Юлия Ф. Эреза, доктор философии. Студент IAA-CSIC, который использует Учуу для изучения крупномасштабной структуры Вселенной, объясняет важность временной области: «Учуу подобен машине времени: мы можем двигаться вперед, назад и останавливаться во времени, мы можем» увеличить «В отдельной галактике или« уменьшите масштаб », чтобы визуализировать целое скопление, мы можем увидеть, что на самом деле происходит в каждый момент и в любом месте Вселенной с ее самых ранних дней до настоящего времени, что является важным инструментом для изучения космоса. ”

Международная группа исследователей из Японии, Испании, США, Аргентины, Австралии, Чили, Франции и Италии создала Учуу с помощью ATERUI II, самого мощного суперкомпьютера в мире, посвященного астрономии. Даже при всей этой мощи на создание Учу ушел год. Томоаки Исияма, доцент Университета Тиба, который разработал код, используемый для генерации Учуу, объясняет: «Для создания Учуу мы использовали… все 40 200 процессоров (ядер ЦП), доступных исключительно на 48 часов каждый месяц. Было затрачено 20 миллионов суперкомпьютерных часов и создано 3 петабайта данных, что эквивалентно 894 784 853 изображениям с 12-мегапиксельного сотового телефона ».

Прежде чем вы начнете беспокоиться о времени загрузки, исследовательская группа использовала высокопроизводительные вычислительные методы для сжатия информации о формировании и эволюции ореолов темной материи в модели Uchuu в 100-терабайтный каталог. Этот каталог теперь доступен каждому в облаке в удобном формате благодаря вычислительной инфраструктуре skun6, расположенной в Институте астрофизики Андалусии (IAA-CSIC), группе RedIRIS и Галисийском суперкомпьютерном центре (CESGA). В будущие выпуски данных будут включены каталоги виртуальных галактик и карты гравитационного линзирования.

Научные продукты Big Data от Uchuu помогут астрономам научиться интерпретировать исследования галактик с использованием Big Data, которые ожидаются в ближайшие годы с таких объектов, как телескоп Subaru и космическая миссия ESA Euclid.

Эти результаты появились как Ishiyama et al. «Моделирование Учуу: Выпуск данных 1 и концентрации гало темной материи» в сентябрьском выпуске 2021 г. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.